增分微专题❹　遗传信息表达调控及表观遗传调控机制

增分微专题❹遗传信息表达调控及表观遗传调控机制01.真题示例02.专题强化练22内容索引01.真题示例例1（2025·湖南卷）基因W编码的蛋白W能直接抑制核基因P和M转录起始，P和M可分别提高水稻抗虫性和产量，下列叙述错误的是(

)A．蛋白W在细胞核中发挥调控功能B．敲除基因W有助于提高水稻抗虫性和产量C．在基因P缺失突变体水稻中，增加基因W的表达量能提高其抗虫性D．蛋白W可能通过抑制RNA聚合酶识别基因P和M的启动子而发挥作用答案：C解析：因为蛋白W能抑制核基因P和M的转录起始，转录发生在细胞核中，所以蛋白W在细胞核中发挥调控功能，A正确；敲除基因W后，就不会有蛋白W抑制核基因P和M的转录起始，P和M能正常表达，有助于提高水稻抗虫性和产量，B正确；在基因P缺失突变体水稻中，本身就没有基因P，增加基因W的表达量也无法提高其抗虫性，因为没有基因P来发挥提高抗虫性的作用，C错误；转录起始需要RNA聚合酶识别基因的启动子，蛋白W能抑制核基因P和M转录起始，可能是通过抑制RNA聚合酶识别基因P和M的启动子而发挥作用，D正确。例2（2025·云南卷）RNA干扰原理是指mRNA形成局部互补结构后阻断mRNA翻译。X菌是兼性厌氧菌，能杀伤正常细胞和处于缺氧微环境的肿瘤细胞。我国科学家基于RNA干扰原理改造X菌获得Y菌时，将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游，启动基因asd转录，PT启动转录效率与氧浓度成反比；同时将好氧启动子PA置于基因asd下游，启动互补链转录，PA启动转录效率与氧浓度成正比。下列说法正确的是(

)A．Y菌存在asd基因DNA双链同时启动转录的状态B．PT和PA分别启动转录得到的mRNA相同C．PA的作用是防止有氧环境下Y菌死亡D．改造X菌目的是增强无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力答案：A解析：因为将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游，启动基因asd转录，将好氧启动子PA置于基因asd下游，启动互补链转录，在一定的氧浓度条件下，有可能同时满足PT和PA的启动条件，从而存在asd基因DNA双链同时启动转录的状态，A正确；PT启动的是基因asd转录，PA启动的是基因asd互补链转录，所以PT和PA分别启动转录得到的mRNA是互补的，不相同，B错误；由于好氧启动子PA置于基因asd下游，启动互补链转录，PA启动转录效率与氧浓度成正比，目的是让Y菌在有氧环境下难以生存，C错误；改造X菌的目的是让Y菌在有氧环境下能生存(通过PA启动子的作用)，同时保留在缺氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力，而不是增强无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力，D错误。[题后拓展]一、遗传信息表达的多级调控1．原核基因的结构及表达模式在基因表达的过程中，不同区段的作用并不相同。有的区段能够转录为相应的RNA，并指导蛋白质的合成，这样的区段叫作编码区。有的区段不能转录为RNA，不能编码蛋白质，这样的区段叫作非编码区，如启动子、操纵序列等。这些非编码区参与调控数个功能相关、串联在一起的基因转录，而真核生物中的基因一般都是单独转录和调控的。结构基因：表达吸收、分解乳糖的3种酶（β­半乳糖苷酶、透过酶、乙酰基转移酶），使乳糖被吸收和分解。调控序列：►操纵序列(O)：能与调控蛋白特异性结合的一段DNA序列。►启动子(P)：转录起始时RNA聚合酶识别、结合的特定部位。►CAP结合位点：激活蛋白(CAP)与该位点结合，可增强RNA聚合酶的活性。调节基因(lacI)：独立编码的阻遏蛋白，与操纵序列结合，使转录不能进行。2．真核细胞基因表达的调控真核生物能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使组织器官在一定环境条件下保持正常功能。如图：二、基因表达的几种常见调控机制1．转录水平的调控（以乳糖操纵子为例）无诱导物存在时（如图甲）阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA聚合酶与启动子(P)的结合，使得结构基因不能正常转录有诱导物（乳糖）存在时（如图乙）诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白结构改变，不能与操纵基因结合，则RNA聚合酶结合到启动子上并启动结构基因的表达2.翻译水平的调控——RNA干扰(1)RNA干扰(RNAi)的机制：RNA干扰是有效沉默或抑制目标基因表达的过程，指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解，从而导致靶基因的表达沉默，产生相应的功能表型缺失的现象。RNA干扰由转运到细胞质中的双链RNA激活，沉默机制可导致由小干扰RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)诱导实现靶mRNA的降解，或者通过微小RNA(miRNA)诱导特定mRNA翻译的抑制。(2)RNAi具有的特征①RNAi是转录后（翻译）水平的基因沉默机制；②RNAi具有很高的特异性，只降解与之序列相应的单个内源基因的mRNA；③RNAi抑制基因表达具有很高的效率，而且相对很少量的dsRNA分子（数量远远少于内源mRNA的数量）就能完全抑制相应基因的表达；④RNAi抑制基因表达的效应具有可以穿过细胞界限，在不同细胞间长距离传递和维持信号甚至传播至整个有机体以及可遗传等特点；⑤dsRNA不得短于21个碱基对，并且长链dsRNA也在细胞内被Dicer酶切割为21bp左右的siRNA，并由siRNA来介导mRNA切割。3．翻译后水平的调控——分子伴侣(1)分子伴侣：是一类协助细胞内分子组装和协助蛋白质折叠的蛋白质，又称为侣伴蛋白。主要有热休克蛋白和伴侣蛋白两大类。(2)分子伴侣的主要作用①参与新生肽链的折叠与装配；②参与蛋白运送；③修复热变性蛋白。[真题示例]例3

（2025·河南卷）构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因表达到产生乙酰化的组蛋白，需经历转录、转录后加工、翻译、翻译后加工与修饰等过程。下列叙述错误的是(

)A．组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列但可影响个体表型B．具有生物活性的tRNA的形成涉及转录和转录后加工过程C．编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同，可影响翻译的准确度和效率D．组蛋白乙酰化发生在翻译后，是基因表达调控的结果，也会影响基因的表达答案：C解析：组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列，但能降低染色质的紧密程度，从而促进基因的表达，可影响个体表型，A正确；具有生物活性的tRNA的形成，需要DNA转录，还需要转录后加工形成三叶草结构，B正确；编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同，会影响翻译效率，但不会影响翻译的准确度，C错误；组蛋白乙酰化发生在翻译出组蛋白后，是基因表达调控的结果，也会影响基因的表达，D正确。[题后拓展]表观遗传调节机制DNA修饰DNA甲基化是目前研究较充分的表观遗传修饰形式（如下图）。DNA甲基化可在空间上阻碍RNA聚合酶与DNA的结合

组蛋白修饰真核生物的DNA被组蛋白组成的核小体紧密包绕，组蛋白上的许多位点都可以被修饰。组蛋白修饰会改变染色质的疏松和凝集状态，进而影响转录因子等调节蛋白与染色质的结合，影响基因表达基因组印记基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性，这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰[反馈即练]1．（2025·重庆卷）细胞中F蛋白和M蛋白均可进入细胞核。X蛋白选择性地结合F蛋白或乙酰化修饰的M蛋白，从而阻止被结合的蛋白进入细胞核，具体机制如图。下列说法合理的是(

)A．M基因和F基因都属于原癌基因B．M蛋白和F蛋白都是DNA聚合酶C．在癌细胞中过量表达X可能会减缓癌细胞增殖D．在正常细胞中去除F蛋白，可能会抑制正常细胞凋亡答案：C解析：一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，抑癌基因表达的蛋白质能促进细胞凋亡，由图可知，正常细胞中的M蛋白进入细胞核促进凋亡基因转录，癌细胞中的F蛋白进入细胞核促进增殖基因转录，说明M基因属于抑癌基因，F基因属于原癌基因，A错误；DNA聚合酶参与DNA复制，M蛋白和F蛋白在转录过程中发挥作用，所以M蛋白和F蛋白都不是DNA聚合酶，B错误；X蛋白选择性地结合F蛋白或乙酰化修饰的M蛋白，从而阻止被结合的蛋白进入细胞核，在癌细胞中，X蛋白结合乙酰化修饰的M蛋白，促进F蛋白进入细胞核，若过量表达X蛋白，可能会导致部分X蛋白与F蛋白结合，使进入细胞核内的F蛋白减少，从而减缓癌细胞增殖，C正确；由图可知，在正常细胞中去除M蛋白，可能会抑制正常细胞凋亡，D错误。2．（2025·湖南卷）被噬菌体侵染时，某细菌以一特定RNA片段为重复单元，逆转录成串联重复DNA，再指导合成含多个串联重复肽段的蛋白Neo，如图所示。该蛋白能抑制细菌生长，从而阻止噬菌体利用细胞资源。下列叙述错误的是(

)A．噬菌体侵染细菌时，会将核酸注入细菌内B．蛋白Neo在细菌的核糖体中合成C．串联重复的双链DNA的两条链均可作为模板指导蛋白Neo合成D．串联重复DNA中单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子答案：C解析：噬菌体侵染细菌时，会将自身的核酸注入细菌内，而蛋白质外壳留在外面，A正确；细菌有核糖体，蛋白Neo是在细菌细胞内合成的含多个串联重复肽段的蛋白质，所以在细菌的核糖体中合成，B正确；在转录过程中，以DNA的一条链为模板合成mRNA，进而指导蛋白质的合成，而不是双链DNA的两条链都作为模板指导蛋白Neo合成，C错误；因为最终合成的是含多个串联重复肽段的蛋白Neo，说明串联重复DNA中单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子，若有终止密码子就会提前终止翻译，不能形成含多个串联重复肽段的蛋白，D正确。3．（2025·江苏卷）真核细胞进化出精细的基因表达调控机制，图示部分调控过程。请回答下列问题：(1)细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成

。由于核膜的出现，实现了基因的转录和

在时空上的分隔。染色质翻译解析：细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成染色质(染色体)。转录在细胞核内进行，翻译在细胞质中的核糖体进行，故由于核膜的出现，实现了基因的转录和翻译在时空上的分隔。(2)基因转录时，

酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA和

。分泌蛋白的肽链在

完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。RNA聚合tRNA内质网的核糖体上解析：基因转录时，RNA聚合酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA(组成核糖体)、mRNA(翻译的模板)和tRNA(运输氨基酸)。分泌蛋白的肽链在内质网的核糖体上完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。(3)转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析，lncRNA调控基因表达的主要机制有____________________________________________________________。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合的RNA。据图可知，miRNA发挥的调控作用有_______________________________________________________。在细胞核中与DNA结合，调控基因的转录；在细胞质中与mRNA结合，阻止翻译与mRNA结合，引导mRNA降解；与lncRNA结合，引导lncRNA降解解析：转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析，lncRNA调控基因表达的主要机制有在细胞核中与DNA结合，调控基因的转录；在细胞质中与mRNA结合，阻止翻译。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合的RNA。据图可知，miRNA发挥的调控作用有与mRNA结合，引导mRNA降解；与lncRNA结合，引导lncRNA降解。(4)外源RNA进入细胞后，经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白，科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理，分析RNA农药的优点有_________________________________________________________。具有特异性，对其他生物没有危害；容易降解，不会污染环境解析：外源RNA进入细胞后，经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白，科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理，分析RNA农药的优点有：具有特异性，对其他生物没有危害；容易降解，不会污染环境。02.专题强化练221.(2025·河北石家庄一模)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA的合成及其功能抑制肿瘤细胞增殖，例如羟基脲能阻止脱氧核苷酸的合成、放线菌素D能抑制DNA的模板功能、阿糖胞苷能抑制DNA聚合酶的活性。相关叙述错误的是(

)A．羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏B．放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制C．阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸D．将药物精准导入肿瘤细胞的技术可以减弱它们对正常细胞的副作用答案：A解析：由题意可知，羟基脲能够阻止脱氧核苷酸的合成，从而影响肿瘤细胞中DNA复制过程，而转录过程需要的原料是核糖核苷酸，不会受到影响，A错误；由题意可知，放线菌素D能抑制DNA的模板功能，由于DNA复制和转录都要以DNA为模板，因此会抑制DNA复制和转录，B正确；阿糖胞苷通过抑制DNA聚合酶的活性来影响DNA复制过程，DNA聚合酶活性受抑制后，会使肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸，C正确；将三种药物精准导入肿瘤细胞可以抑制肿瘤细胞的增殖，同时可以减弱它们对正常细胞的副作用，D正确。2.(2025·河北沧州一模)操纵子是原核细胞中基因表达调控的一种结构。下图为大肠杆菌乳糖操纵子模型，其中lacZ、lacY、lacA为三种结构基因，在其上游有三个对结构基因起调控作用的核苷酸序列R、P、O，P序列中含有RNA聚合酶结合位点，阻遏蛋白与O序列结合会抑制RNA聚合酶与P序列的结合。下列叙述正确的是(

)A．R序列的表达产物与O序列结合会抑制结构基因的表达B．①和②过程中的碱基互补配对方式相同C．该模型中的三种结构基因在染色体上呈线性排列D．P序列中有能与RNA聚合酶结合的起始密码子答案：A解析：由题图可知，R序列的表达产物——阻遏蛋白与O序列结合，会抑制RNA聚合酶与P序列的结合，无法起始转录，结构基因不能表达，A正确；①和②分别表示转录和翻译过程，两过程中的碱基互补配对分别发生在DNA与mRNA、mRNA与tRNA之间，配对方式不完全相同，B错误；题图为大肠杆菌乳糖操纵子模型，大肠杆菌是原核生物，没有染色体，C错误；起始密码子分布在mRNA上，P序列中有启动子，D错误。3.(2025·河北保定一模)P蛋白由核内P基因编码，经翻译后转移并定位于叶绿体中，参与捕光复合体Ⅱ的损伤修复。M蛋白可降低P蛋白的2-羟基异丁酰化修饰，从而削弱P蛋白对捕光复合体Ⅱ的修复功能，进而降低叶绿体产生活性氧的能力，导致棉花的抗病性下降。下列叙述错误的是(

)A．若P蛋白的翻译受到抑制，则可能会导致棉花的抗病性下降B．M蛋白基因缺失突变体的叶绿体产生活性氧的能力相对较高C．捕光复合体Ⅱ损伤后，光反应为C3还原提供的NADPH、ATP会减少D．P蛋白的2-羟基异丁酰化修饰，不利于P蛋白对捕光复合体Ⅱ的修复答案：D解析：P蛋白参与捕光复合体Ⅱ的损伤修复，若P蛋白的翻译受到抑制，则可能会导致棉花的抗病性下降，A正确；M蛋白可降低P蛋白的修复功能，降低叶绿体产生活性氧的能力，因此M蛋白基因缺失突变体的叶绿体产生活性氧的能力相对较高，B正确；捕光复合体Ⅱ参与光反应，捕光复合体Ⅱ损伤后，光反应为C3还原提供的NADPH、ATP会减少，C正确；M蛋白可降低P蛋白的2-羟基异丁酰化修饰，从而削弱P蛋白对捕光复合体Ⅱ的修复功能，说明P蛋白的2-羟基异丁酰化修饰，有利于P蛋白对捕光复合体Ⅱ的修复，D错误。4.(2025·黑龙江一模)在一种特殊的真核生物细胞中发现了以下现象：细胞内的一种小分子物质A能够与特定的mRNA结合，改变mRNA的稳定性从而影响其翻译效率。此外，该细胞中还有一种特殊的蛋白质B，能够与核糖体结合，阻止其与mRNA的结合，从而抑制翻译的起始。下列有关叙述不正确的是(

)A．在翻译起始阶段，一个tRNA会识别并结合到mRNA的起始密码子上B．在翻译过程中，核糖体沿mRNA移动，读取密码子并合成多肽链C．如果A的功能丧失，会导致多肽链的稳定性下降，影响蛋白质的功能D．如果B的功能丧失，会导致更多的核糖体与mRNA结合，增加蛋白质的合成量答案：C解析：在翻译起始阶段，携带甲硫氨酸的tRNA会识别并结合到mRNA的起始密码子上，A正确；翻译过程中，核糖体沿着mRNA移动，通过读取密码子，依次将对应的氨基酸连接起来合成多肽链，B正确；物质A是与特定mRNA结合影响其稳定性从而影响翻译效率，而不是影响多肽链的稳定性，C错误；蛋白质B能阻止核糖体与mRNA结合来抑制翻译起始，若其功能丧失，就会有更多核糖体与mRNA结合，从而增加蛋白质合成量，D正确。5.(2025·江西一模)研究发现，鱼体内用于去除RNA甲基化修饰的去甲基化酶FTO，可擦除NOD基因的mRNA甲基化修饰，避免mRNA被YTHDF2蛋白质识别并降解，从而提高鱼类的抗病能力。下列叙述正确的是(

)A．mRNA的甲基化修饰不会改变其碱基序列和相应的表型B．提高NOD基因的mRNA甲基化水平会降低鱼类的抗病能力C．YTHDF2蛋白识别后可通过解旋酶断开氢键从而降解mRNAD．甲基化可能干扰RNA聚合酶与起始密码子的结合引起基因沉默答案：B解析：mRNA的甲基化不会改变自身碱基序列，但可能会影响翻译过程，从而改变生物的表型，A错误；提高NOD基因mRNA的甲基化水平会抑制NOD基因的翻译，会降低鱼类的抗病能力，B正确；降解mRNA断开的是磷酸二酯键，C错误；起始密码子存在于mRNA上，RNA聚合酶结合的是DNA上的启动子部位，D错误。6.(2025·安徽滁州一模)RNA甲基化是指在RNA甲基转移酶的作用下将甲基供体中的甲基基团转移至mRNA碱基上的现象。RNA去甲基酶可消除K基因mRNA的甲基化修饰，避免mRNA被降解，从而表达出K蛋白，以提高农作物抗旱性。下列有关叙述正确的是(

)A．基因转录时RNA聚合酶移动的方向是由模板链5′端到3′端B．翻译时一个mRNA上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链C．RNA甲基化是一种常见的转录后修饰，提高了RNA的稳定性D．K基因mRNA甲基化保证了K蛋白的合成以提高农作物抗旱性答案：B解析：基因转录时，RNA聚合酶移动的方向是由模板链的3′端到5′端，这样才能按照碱基互补配对原则从5′端向3′端合成RNA，A错误；翻译时一个mRNA上可结合多个核糖体，同时进行多条相同肽链的合成，这样可以提高翻译的效率，B正确；由题干可知RNA去甲基酶可避免mRNA被降解，说明RNA甲基化会使mRNA更易被降解，降低了RNA的稳定性，C错误；K基因mRNA甲基化会使mRNA被降解，不能保证K蛋白的合成，RNA去甲基酶消除甲基化修饰有利于K蛋白合成以提高农作物抗旱性，D错误。7.(2025·江西上饶一模)(不定项)色氨酸作为一种必需氨基酸，广泛应用于食品、饲料和医药等领域。利用大肠杆菌发酵产生色氨酸的基因表达及调控情况如图甲所示，大肠杆菌细胞内色氨酸达到一定浓度时会发生图乙所示的过程。注：R为调节基因；P为启动基因；O为操纵基因；结构基因(trpE、trpD、trpC、trpB、trpA)为与合成色氨酸有关的一系列酶的基因。下列分析正确的是(

)A．阻遏蛋白和色氨酸合成酶的生成都需要经过转录和翻译过程B．操纵基因O是通过抑制RNA聚合酶的生成来影响色氨酸的产量C．由图可知，大肠杆菌细胞内存在多个基因控制一种蛋白合成的过程D．可通过改造R基因使阻遏蛋白不能生成或生成后的活性降低来提高色氨酸的产量答案：AD解析：由题图可知，阻遏蛋白和色氨酸合成酶都是蛋白质，两者的合成需要经过转录过程产生mRNA，再翻译生成阻遏蛋白和色氨酸合成酶，A正确；阻遏蛋白和色氨酸与操纵基因O结合，可抑制RNA聚合酶与启动基因P结合，来抑制色氨酸合成酶的生成，从而影响色氨酸的产量，B错误；题图中色氨酸合成酶为一系列的